El Instituto de Educación Secundaria Navarro Villoslada de Pamplona junto con la empresa española SENSONET han llevado a cabo el ‘Estudio experimental de innovación sobre la medición y control de calidad de aire frente a la pandemia de COVID-19 en un Instituto de Educación Secundaria‘, donde se ha monitorizado y controlado la concentración de CO2 en los diferentes espacios del centro educativo.
Este proyecto surgió a raíz de otro estudio elaborado por la Escuela de Arquitectura de la Universidad de Navarra, desarrollado en el IES Navarro Villoslada durante el curso 2018-2019, en el cual se habían analizado las condiciones ambientales interiores de los edificios escolares para la eficiencia energética.
El nuevo estudio, llevado a cabo por SENSONET y el instituto, pretende mostrar cómo la ventilación afecta a la disminución de los casos de contagio. Para ello, se requería de componentes tecnológicos que permitieran conocer el riesgo de contagio y las condiciones de confortabilidad óptimas en tiempo real y que, a su vez, ayudaran a ofrecer una respuesta ante determinados valores.
Por otro lado, los administradores del IES Navarro Villoslada desarrollaron un protocolo de ventilación, basado en las recomendaciones de las autoridades de salud pública para reducir los contagios por COVID-19, el cual indica que la concentración de CO2 no debe superar las 900 ppm y que la temperatura de las salas no descienda de 19ºC, para mantener unas mínimas condiciones de confort.
Por ello, se instaló en el instituto el sistema de monitorización SENSONET, que ofrece información en tiempo real de los niveles de CO2, temperatura y humedad, para ayudar a evaluar tanto las pautas de ventilación como el grado de cumplimiento de las mismas.
Sistema de monitorización SENSONET
El sistema de monitorización SENSONET realiza la medición de los parámetros ambientales, utilizando pequeños sensores inalámbricos. En concreto, en el proyecto del IES Navarro Villoslada se han implementado sensores inalámbricos de temperatura, humedad, concentración de CO2, óxidos de nitrógeno y partículas en suspensión en todas las aulas, laboratorios, gimnasio y auditorio, entre otros espacios.
Además, el edificio cuenta con un repetidor IP para centralizar las mediciones de los sensores, al tiempo que las introduce en la red IP del centro, y un servidor de monitorización para almacenar, explotar y mostrar la información recopilada.
En el estudio se puede diferenciar dos tipos de mediciones, interior y exterior. Para el interior se han realizado mediciones de los parámetros de temperatura, humedad relativa, concentración de CO2 y partículas en suspensión como PM1, PM2.5, PM4 y PM10. Respecto al exterior, el sistema SENSONET ha monitorizado la temperatura, humedad relativa, concentración de ozono, concentración de óxidos de nitrógeno (NOx) y partículas en suspensión (PMx).
Cada cinco minutos, el sistema SENSONET envía los datos recopilados por los sensores en tiempo real a la plataforma web para su análisis. Las gráficas generadas muestran todos los parámetros medidos en horas, semanas y meses.
Análisis de la concentración de CO2 en las aulas
Para ver la importancia de la ventilación cruzada, se han tomado mediciones en dos aulas en diferentes horarios, así como en el auditorio y en el aula de música, con y sin ventilación. Aunque no se sabe con exactitud cómo ha sido la ventilación de los espacios, el sistema de monitorización SENSONET permite conocer si se ha producido o no dicha ventilación, ya que un alto incremento de los niveles de CO2 indican que no se ha regenerado el aire, mientras que unos niveles bajos muestran la aplicación de los protocolos de ventilación.
En el aula sin ventilación, con puertas y ventanas cerradas, se imparten clases en horario nocturno. Tras finalizar las clases, se puede apreciar que los niveles de CO2, a las 21:00 horas, alcanzan los 1.238 ppm, lo que indica que no se ha producido ninguna ventilación cruzada y probablemente apenas se hayan abierto las ventanas o puertas.
Sin embargo, en la última clase, los datos recogidos por el sistema de monitorización SENSONET reflejan una reducción de los niveles, por lo que se intuye que se ha procedido a realizar una ventilación del espacio durante esa hora. Aún así, los valores no se normalizan hasta pasadas 11 horas.
En cuanto al aula ventilada, correspondiente al turno de la mañana y que sigue los protocolos de ventilación del instituto, se han llegado a alcanzar unos niveles de 1.500 ppm en la tercera hora de clase. Durante el recreo, a las 11:15 horas, se llevó a cabo una ventilación cruzada de 30 minutos, lo que permitió reducir los niveles hasta 650 ppm, disminuyendo en un 70% la concentración de CO2. Este cambio indica que la ventilación cruzada en este periodo de tiempo ha sido efectiva.
En la quinta hora de clase, los niveles de CO2 se dispararon hasta los 1.800 ppm, por lo que se intuye que no se produjo ningún tipo de ventilación en esa hora, pero sí se llevó a cabo en la última hora.
En el caso del auditorio y el aula de música se puede apreciar la importancia de la ventilación en dos espacios completamente diferentes. En el auditorio del IES Navarro Villoslada se realizó una medición durante un acto de graduación, donde se mantuvieron las puertas abiertas, y en el aula de música, que por la actividad que se desarrolla no son aulas con una ventilación muy adecuada. En el primer caso se puede apreciar que los niveles de CO2 se mantienen estables en unos valores seguros, mientras que, en el segundo caso, aumenta la concentración considerablemente.
Mediciones exteriores
Varios estudios consideran que la contaminación atmosférica es un factor de riesgo para la propagación del COVID-19, por lo que SENSONET y el instituto han decidido disponer de información relativa a la contaminación en el entorno del centro educativo. Estos datos son recopilados por los sensores externos del sistema SENSONET, que monitorizan los niveles de ozono (O3), óxidos de nitrógeno (NOx), las partículas en suspensión PM1, PM2.5, PM4 y PM10, y la temperatura.
Las pautas de ventilación se ven afectadas por la temperatura exterior, la cual si es baja se reduce el tiempo de ventilación, mientras que si es más elevada, este tiempo se prolonga. Si se analizan los datos de temperatura del interior de las aulas, los valores se han mantenido entre 20ºC y 24ºC, por lo que los responsables del estudio consideran que ha sido posible compatibilizar la ventilación con la confortabilidad.
Por otro lado, el sistema de monitorización ha mostrado que las mayores concentraciones de O3 y NOx se producen a las 18:00 horas, por lo que durante el horario de mañana del instituto no se produce un deterioro ambiental del entorno del centro educativo. Sin embargo, sí se obtiene en las clases de la tarde, lo que puede afectar a la calidad del aire interior.
La conclusión a la que llega el estudio es que gracias a la información fiable y datos empíricos proporcionados por el sistema de monitorización SENSONET, se han podido adaptar las normas de ventilación a cada tipo de aula, en función de sus especificaciones y peculiaridades.
Asimismo, la monitorización de CO2 ayuda a marcar los condicionantes que deben tener cada aula, como su tamaño, el número de personas que la ocupan, la ubicación de puertas y ventanas, la orientación del aula y la actividad que se desarrolla. Pero también refleja que los parámetros como la temperatura, humedad y su correlación con el exterior determinan las condiciones de confortabilidad mínimas para poder impartir la docencia.